JP6006860B2 - 配管用ヒーター - Google Patents

Description

本発明は、配管用ヒーターに関し、より詳しくは、配管を適正温度に加熱するためのヒーターに関する。

化学的物質コーティング設備、蒸着設備、または半導体製作設備などと共に設置される配管を適正温度に加熱し、配管の内壁に堆積する残留物（ｂｙ−ｐｒｏｄｕｃｔ）の固着を防止する保温または加熱目的の発熱装置として配管用ヒーターがある。

図５は、従来技術に係る配管用ヒーターの斜視図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ’線の断面図であり、図７は、図６のＤ−Ｄ’線の断面図である。

従来の配管用ヒーターは、図５〜図７に示すように、全長区間にわたって一対の分離面１１１ａが形成された管形態の断熱層部１１０と、断熱層部１１０を囲むように断熱層部１１０の外表面に結合された外皮１４２と、断熱層部１１０の内側に設置され、発熱線１２１を備える発熱層部１２０と、発熱層部１２０を囲むように発熱層部１２０の内側に設置された内皮１４１と、外皮１４２に結合された拘束部１４５と、発熱線１２１に電気的に接続されたリード線１３２と、リード線１３２に電気的に接続されたコネクタ１３１と、を有する。

断熱層部１１０は、例えば、アラミドフェルト（ａｒａｍｉｄ ｆｅｌｔ）で構成される。

このような断熱層部１１０によって、従来の配管用ヒーターでは、発熱線１２１で発生した熱が外皮１４２へ伝達することを阻止する。

外皮１４２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）などの絶縁材質で形成される。

発熱層部１２０は、発熱線１２１と、発熱線１２１を支持する発熱線支持基材１２２と、を有する。

発熱線１２１は、絶縁被覆を有するニクロム線で構成される。

また、発熱線１２１は、シリカ（ｓｉｌｉｃａ）などの耐熱性材質の縫製糸１２３により発熱線支持基材１２２に固定されている。

発熱線支持基材１２２は、ガラス繊維テープで構成される。

これにより、発熱層部１２０の発熱線１２１で発生した熱は、内皮１４１を通じて被加熱対象である配管に伝達される。

発熱層部１２０の加熱温度は、例えば、温度センサーにより検出される。温度センサーにより検出された温度値は、例えば、発熱線に供給される発熱電圧のオンオフを制御するヒーター制御部、または半導体工程装置などの装置制御部に提供される。

内皮１４１は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）などの絶縁材質にて形成される。

拘束部１４５は、外皮１４２の周方向端部に付着された雌雄のベルクロ（登録商標）テープによって構成され、外皮１４２の端部を貼り合せる。

発熱線１２１は、リード線１３２およびコネクタ１３１を通じて外部電源に電気的に接続される。

このような配管用ヒーターの関連先行文献としては、以下の特許文献１を例示することができる。特許文献１には、前述した従来の配管用ヒーターに関する技術が開示されている。

韓国登録特許第１０−１４３９９８９号公報

ところが、従来の配管用ヒーターは、断熱層部がフェルト（ｆｅｌｔ）で形成されているため、構造的に断熱性が低いという問題点があった。また、断熱層部の厚さを増大させることで断熱性を増加させた場合にも、断熱性の増加には限界があるという問題点があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、容易に断熱性を増加させることができ、かつ断熱性が向上した新規かつ改良された配管用ヒーターを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、全長区間にわたって一対の分離面が形成されている管形態の断熱層部と、前記断熱層部を囲むように前記断熱層部の外表面に結合された外皮と、前記断熱層部の内側に設置された発熱線を備えた発熱層部と、前記発熱層部を囲むように前記発熱層部の内側に設置された内皮と、を有する配管用ヒーターにおいて、前記断熱層部はポリイミドフォームで形成されたポリイミドフォーム層を含み、前記ポリイミドフォーム層と前記発熱線との間に配置され、前記ポリイミドフォーム層に散在する気泡が前記発熱線から伝達される熱により消滅することを防止する保護層部をさらに含むことを特徴とする、配管用ヒーターが提供される。

前記保護層部はポリイミドフィルムで形成されていてもよい。

前記保護層部は、ポリイミド繊維で織った織物の両面にポリイミド樹脂をコーティングすることで形成されていてもよい。

以上説明したように本発明によれば、ポリイミドフォーム（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｆｏａｍ）で形成されたポリイミドフォーム層を含むように断熱層部を形成し、かつポリイミドフォーム層と発熱線との間に保護層部を設け、ポリイミドフォーム層に散在する気泡が発熱線から伝達される熱により消滅することを防止することで、断熱性を向上させることができる。また、本発明によれば、保護層部の厚さを増加させることによって、容易に断熱性を増加させることができる。

本発明の一実施形態に係る配管用ヒーターの斜視図である。 図１のＡ−Ａ’線の断面図である。 図１のＢ−Ｂ’線の断面図である。 本発明の効果を説明するための図である。 従来技術に係る配管用ヒーターの斜視図である。 図５のＣ−Ｃ’線の断面図である。 図６のＤ−Ｄ’線の断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る配管用ヒーターの斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’線の断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ’線の断面図である。

本発明の一実施形態に係る配管用ヒーターは、図１〜図３に示すように、全長区間にわたって一対の分離面１１ａが形成された管形態の断熱層部１０と、断熱層部１０を囲むように断熱層部１０の外表面に結合された外皮４２と、断熱層部１０の内側に設置され、発熱線２１を備える発熱層部２０と、断熱層部１０と発熱線２１との間に配置された保護層部４４と、発熱層部２０を囲むように発熱層部２０の内側に設置された内皮４１と、外皮４に結合された拘束部４５と、発熱線２１と電気的に接続されたリード線３２と、リード線３２と電気的に接続されたコネクタ３１と、を備える。

断熱層部１０は、ポリイミドフォーム（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｆｏａｍ）で形成されたポリイミドフォーム層１１を有する。

外皮４２は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）などの絶縁材質にて形成される。

発熱層部２０は、発熱線２１と、発熱線支持クロース２２と、を有する。

発熱線２１は、ニクロム線等で構成され、裸線形態または絶縁被覆を施した形態のいずれであってもよい。

また、発熱線２１は、例えば、シリカ（ｓｉｌｉｃａ）などの耐熱性材質の縫製糸２３により発熱線支持クロース２２に固定される。

発熱線支持クロース２２は、例えば、ガラス繊維織物（ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｃｌｏｔｈ）などの耐熱性材質にて形成される。

なお、発熱層部２０では、発熱線２１が保護層部４４の内表面に接触するように設置される。

保護層部４４は、ポリイミド織物保護層４４ａを有する。

ポリイミド織物保護層４４ａは、例えば、ポリイミド繊維（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｆｉｂｅｒ）で織った織物の両面にポリイミド樹脂をコーティングすることで形成される。

すなわち、ポリイミド織物保護層４４ａは、ポリイミド繊維で織った織物の両側にポリイミド樹脂からなる樹脂層４４ｂを有する。

このようなポリイミド樹脂のコーティングは、例えば、ポリイミド織物を液状のポリイミド樹脂に浸漬させる工程、浸漬したポリイミド織物を引き上げ、該ポリイミド織物に付着したポリイミド樹脂の厚さを調節する工程、およびポリイミド織物に付着しているポリイミド樹脂を乾燥させる工程（乾燥温度は、例えば、２００℃〜４００℃）を経ることで形成することができる。

また、ポリイミド樹脂のコーティングは、表面に多数の樹脂収容溝が分散形成されたコーティングローラーを用いて行われてもよい。コーティングローラーは、タンクの内部に格納された液状のポリイミド樹脂に部分的に浸っており、コーティングローラーを回転させることによって樹脂収容溝にポリイミド樹脂を収容することができる。したがって、ポリイミド織物に押圧ローラーとコーティングローラーとの間を通過させることで、ポリイミド織物にポリイミド樹脂を付着させることができる。なお、ポリイミド織物に付着させたポリイミド樹脂には、乾燥工程（乾燥温度は、例えば、２００℃〜４００℃）が施される。

また、ポリイミド樹脂のコーティングの際に、ポリイミド樹脂には消泡剤が添加されてもよい。

このような構成を有する保護層部４４がポリイミドフォーム層１１と発熱線２１との間に配置されることによって、ポリイミドフォーム層１１に散在する気泡が発熱線２１から伝達される熱により消滅することを防止することができる。

ここで、上記実施形態では、ポリイミド繊維（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｆｉｂｅｒ）で織った織物の両面にポリイミド樹脂をコーティングすることによって保護層部４４を形成しているが、本発明は、上記実施形態に限定されない。保護層部４４は、例えば、ポリイミドフィルムを使用して形成されてもよい。

内皮４１は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）などの絶縁材質にて形成される。

内皮４１は、配管用ヒーターの長手方向の両端部を覆う一対の縦断皮４３を通じて外皮４２に連結されている。

拘束部４５は、外皮４２の周方向の端部に雌雄ベルクロテープを付着することにより形成される。

発熱線２１は、リード線３２とコネクタ３１とを通じて外部電源に電気的に接続される。

前述したように、本実施形態に係る配管用ヒーターでは、ポリイミドフォーム（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｆｏａｍ）で形成されたポリイミドフォーム層１１を含むように断熱層部１０が設けられる。また、本実施形態に係る配管用ヒーターでは、ポリイミドフォーム層１１と発熱線２１との間に保護層部４４が配置され、発熱線２１から伝達される熱によってポリイミドフォーム層１１に散在する気泡が消滅することを防止する。これにより、本実施形態に係る配管用ヒーターは、フォーム構造を有し、かつフォーム構造の気泡消滅が防止されるため、断熱性が向上する。また、本実施形態に係る配管用ヒーターは、保護層部の厚さを増加させる方法により、容易に断熱性を増加させることができる。

一方、保護層部４４がない場合、図４に示すように、ポリイミドフォーム層１１に散在する気泡が発熱線２１から伝達される熱によって消滅し、ポリイミドフォーム層１１に発熱線２１の跡が生じるという問題点が発生するため、好ましくない。

ポリイミド繊維（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｆｉｂｅｒ）で織った織物の両面にポリイミド樹脂をコーティングして保護層部４４を形成する場合、織物が有する断熱性低下問題を解消しつつ、４００℃程度の高い融点を有するポリイミド繊維（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｆｉｂｅｒ）を使用して保護層部４４を形成できる。また、ポリイミド繊維で織った織物の両面にポリイミド樹脂をコーティングすることで径成された保護層部４４は、構造的に（フォーム形態でない）ポリイミドフォームより単位体積当たりに発熱線２１から受ける熱量が少なくなるため、保護層部４４の損傷を防止することができる。

また、ポリイミドフィルムで保護層部４４を形成する場合、発熱線２１とポリイミドフォーム層１１との接触面積を小さくすることで、発熱線２１からポリイミドフォーム層１１に伝達される熱の量を減少させることができる。ポリイミドフィルムで形成された保護層部４４は、構造的に（フォーム形態でない）ポリイミドフォームよりも単位体積当たりに発熱線２１から受ける熱量が少なくなるため、保護層部４４の損傷を防止することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０、１１０ 断熱層部
１１ ポリイミドフォーム層
２０、１２０ 発熱層部
２１、１２１ 発熱線
２２ 発熱線支持クロース
３２、１３２ リード線
４１、１４１ 内皮
４２、１４２ 外皮
４３、１４３ 縦断皮
４４ 保護層部
１２２ 発熱線支持基材

Claims (3)

1. 全長区間にわたって一対の分離面が形成されている管形態の断熱層部と、
   前記断熱層部を囲むように前記断熱層部の外表面に結合された外皮と、
   前記断熱層部の内側に設置された発熱線を備えた発熱層部と、
   前記発熱層部を囲むように前記発熱層部の内側に設置された内皮と、
   を有する配管用ヒーターにおいて、
   前記断熱層部は、ポリイミドフォームで形成されたポリイミドフォーム層を含み、
   前記ポリイミドフォーム層と前記発熱線との間に配置され、前記ポリイミドフォーム層に散在する気泡が前記発熱線から伝達される熱により消滅することを防止する保護層部をさらに含むことを特徴とする、配管用ヒーター。
2. 前記保護層部は、ポリイミドフィルムで形成されることを特徴とする、請求項１に記載の配管用ヒーター。
3. 前記保護層部は、ポリイミド繊維で織った織物の両面にポリイミド樹脂をコーティングすることで形成されることを特徴とする、請求項１に記載の配管用ヒーター。